تاثیر سولفات ها و سولفیدهای هیدروژن در آب آشامیدنی

دوشکل از سولفور، معمولا در آب آشامیدنی یافت می‌شود:
سولفات و سولفید هیدروژن، هر دو شکل نامطلوب بوده و معمولا به‌عنوان خطری برای سلامتی مطرح نمی‌شوند.
● منابع سولفات و سولفید هیدروژن در آب آشامیدنی:
▪ سولفات:
سولفات‌ها ترکیبی از سولفور و اکسیژن بوده و به‌عنوان بخشی از مواد معدنی طبیعی. در تشکیلات بعضی از خاک‌ها و سنگ‌ها یافت می‌شوند. به مرور زمان این مواد معدنی حل شده و در آب‌های زیر زمینی رها می‌شوند.
▪ سولفید هیدروژن:
باکتری‌های احیاء کننده سولفور، که از سولفور به‌عنوان منبع انرژی استفاده می‌کنند، عمده‌ترین تولید کننده سولفید هیدروژن می‌باشند. این باکتری‌ها از نظر شیمیایی در آب موجب تبدیل سولفات‌های طبیعی به سولفید هیدروژن می‌شوند. باکتری‌های احیا کننده سولفور، در محیط‌های فاقد اکسیژن از قبیل چاه‌های عمیق، سیستم‌های لوله‌کشی منازل(Plumbing systems) و دستگاه‌های گرم‌کننده آب یافت می‌شوند. همچنین گاز سولفید هیدروژن به‌طور طبیعی در برخی از آب‌های زیرزمینی یافت می‌شود. این ماده ممکن است از تجزیه مواد آلی همانند گیاهان پوسیده در زیرزمین حاصل شود. سولفید هیدروژن در چاه‌های عمیق یا سطحی نیز یافت می‌شود و می‌تواند از طریق چشمه‌ها وارد آب‌های سطحی شده که البته در این حالت H۲S به سرعت رها شده و وارد اتمسفر می‌شود. سولفید هیدروژن اغلب در چاه‌های حفر شده در مناطق سنگ رس یا ماسه سنگ( Sand stone) ، نزدیک معادن زغال سنگ یا رسوبات حاصل از کودهای گیاهی و یا میدان‌های نفتی یافت می‌شود.
• نشانه‌های وجود سولفات و سولفید هیدروژن در آب آشامیدنی
سولفات:
سولفات همانند سایر مواد معدنی دیگر می‌تواند باعث بروز لایه‌های فلس مانند در لوله‌های آب شده و ممکن است موجب طعم نامطلوب در آب و نهایتا بروز اسهال در انسان و چهار پایان اهلی کم سن شود. سولفات می‌تواند مشکلاتی را در شستشوی لباس‌ها پدید آورد. استفاده از مایع سفید کننده در آب سولفور، ممکن است موجب کاهش قدرت پاک کنندگی دترجنت‌ها شود. باکتری‌های اکسید کننده سولفور دارای اثراتی شبیه به باکتری‌های آهن هستند. این باکتری‌ها، سولفید را به سولفات تبدیل نموه و تولید لایه لزج تیره کرده که می‌تواند باعث مسدود نمودن لوله‌کشی منازل و یا رنگی شدن لباس‌ها شود. لکه‌های سیاه در آب یا پوشش لزج تیره در قسمت داخلی فلاش تانک‌ها می‌تواند معرف حضور باکتری‌ها اکسید کننده سولفور باشد. باکتری‌های اکسید کننده سولفور نسبت به باکتری‌های احیا کننده سولفور عمومیت کمتری دارند.
▪ سولفید هیدروژن:
گاز سولفید هیدروژن بو و طعم زننده تخم مرغ گندیده را در آب تولید می‌کند. در بعضی حالات ممکن است تنها زمانی‌که شیر آب تازه باز شده است یا موقعی‌که آب داغ جریان دارد، بو به مشام برسد. آسیب‌های وابسته به سولفید هیدروژن شامل، زنگ زدگی فلزاتی از قبیل آهن، استیل، مس و برنج می‌باشد. این ماده همچنین ممکن است موجب تیرگی ظروف نقره‌ای و بی‌رنگ شدن ظروف مسی و برنجی شود. سولفید هیدروژن می‌تواند سبب زرد یا سیاه شدن منصوبات داخل آشپزخانه یا حمام شود. قهوه، چای و سایر نوشیدنی‌ها، با آب حاوی سولفید هیدروژن ممکن است بی‌رنگ شوند و ظاهر و طعم غذاهای پخته شده را نیز تحت تاثیر قرار می‌دهد. مقادیر بالای سولفید هیدروژن محلول، با استفاده از سختی‌گیرهای تعویض یونی همراه با بستر رزینی می‌تواند گرفته شود. موقعی‌که در آب تصفیه شده بوی سولفید هیدروژن به مشام می‌رسد ولی هیچ مقداری از سولفید هیدروژن در آب تصفیه نشده مشاهده نمی‌شود معمولا در اینگونه موارد ، حضور برخی از اشکال باکتری‌های احیا کننده سولفات در سیستم ممکن است عامل باشند. سیستم‌های تصفیه می‌توانند محیط مناسبی برای رشد اینگونه باکتری‌ها محسوب شوند. همچنین باکتری‌های نمک دوست که از سولفات‌ها به‌عنوان منبع انرژی استفاده می‌کنند، می‌توانند لایه لزج سیاه رنگی داخل سیستم های تصفیه آب ایجاد نمایند.
● پتانسیل بیماریزایی:
▪ سولفات:
سولفات دارای تاثیر ضد یبوست بوده و می‌تواند منجر به از دست دادن آب بدن بویژه در کودکان باشد. سایرین و همچنین چهار پایان اهلی نسبت به سولفات سازش یافته و علائمی از خود بروز نمی‌دهند. باکتری‌های اکسید کننده سولفور نیز به‌عنوان خطری برای تهدید سلامتی انسان مطرح نشده‌اند.
▪ سولفید هیدروژن:
سولفید هیدروژن ، ماده‌ای است قابل اشتعال و سمی. معمولا در غلظت‌های موجود در آب خانگی خطری ندارد، مگر در غلظت‌های بسیار بالا. از آنجا که این‌چنین غلظت‌هایی بسیار نادر هستند، حضور سولفید هیدروژن در آب آشامیدنی هنگامی‌که در یک فضای بسته رها می‌شود، به‌عنوان عامل تهوع، ناخوشی و در حالات شدیدتر مرگ مطرح می‌گردد. آب دارای سولفید هیدروژن به تنهایی نمی‌تواند سبب بیماری شود. در موارد نادر، ممکن است بوی سولفید هیدروژن ناشی از فاضلآب‌هایی باشد که حاوی آلاینده های بیماریزا هستند. زمانی‌که فاضلاب، مشکوک به آلودگی با منبع سولفور است، آب می‌بایست از نظر باکترهای کلیفرم نیز مورد آزمایش قرار گیرد.
● تفسیر نتایج آزمایش سولفات و سولفید هیدروژن: سولفات:
استانداردهای آژانس حفاظت محیط زیست (EPA) برای آب آشامیدنی دو نوع طبقه بندی را در نظر گرفته است. استانداردهای اولیه و استانداردهای ثانویه. استانداردهای اولیه، سلامتی را مورد توجه قرار داده و سه طبقه از آلاینده‌های سمی را مشخص نموده است: پاتوژنها ، عناصر رادیواکتیو و مواد شیمیایی سمی. استانداردهای ثانویه بر پایه خصوصیات مزه، بو، رنگ، خاصیت خورندگی، کف‌کنندگی و رنگ‌زایی آب است. سولفات در طبقه استانداردهای ثانویه با سطح حداکثر آلایندگی (SMCL) قرار میگیرد. SMCL برای سولفات در آب آشامیدنی ۲۵۰ میلی گرم در لیتر می‌باشد.
▪ سولفید هیدروژن:
اگرچه بسیاری از آلاینده‌ها تحت عنوان استانداردهای اولیه و ثانویه آب آشامیدنی توسط EPA نامبرده شده‌اند، لیکن از آنجائیکه غلظت‌های بالای سولفید هیدروژن برای آنکه آب آشامیدنی مضر سلامتی بوده و آب را نامطلوب و ناخوشایند سازد لازم است، در این استانداردها ذکر نشده است. بوی آب با حداقل ۰.۵ ppm غلظت سولفید هیدروژن، ‌به‌وسیله اغلب اشخاص قابل تشخیص است. غلظت‌های کمتر از ۱ ppm به آب بوی لجن یا کپک‌زدگی می‌دهد. غلظت ۱-۲ ppm سولفید هیدروژن به آب بوی تخم مرغ گندیده داده و این آب برای سیستم‌های لوله‌کشی دارای خاصیت خورندگی است. عموما مقادیر سولفید هیدروژن، کمتر از ۱۰ppm است، اما گاهی اوقات این مقدار به ۵۰-۷۵ ppm نیز می‌رسد.
ـ روش‌های حذف سولفات و سولفید هیدروژن از آب اگر میزان سولفات یا سولفید هیدروژن در آب مصرفی بالا باشد، می‌بایست یکی از دو راه زیر را انتخاب نمود:
ـ یا منبع آب مصرفی را تغییر داد و یا با استفاده از سیستم‌های تصفیه نسبت به حذف آلاینده اقدام نمود. ممکن است با حفر چاه جدید در محل دیگر و یا حفر چاه عمیق‌تر نتایج رضایت بخشی حاصل شود.
▪ سولفات:
چندین روش برای حذف سولفات از آب، در دسترس می‌باشد. روش تصفیه انتخابی، به فاکتورهای زیادی از قبیل میزان سولفات در آب، میزان آهن و منگنز در آب و آلودگی باکتریایی آب بستگی دارد. همچنین نوع انتخاب روش، به میزان آبی که برای تصفیه نیاز می‌باشد وابسته است. دو روش برای تصفیه مقادیر کم آب ( جهت شرب و پخت و پز) شامل تقطیر و اسمز معکوس می‌باشد. در روش تقطیر، آب به شکل بخار در آمده و سپس سرد شده و به‌صورت آب خالص جمع آوری می‌شود. مواد معدنی همچون سولفات، تبخیر نمی‌شوند و در ته ظرف باقی می‌مانند. ممبرا‌ن‌های اسمز معکوس دارای سوراخ‌های ریزی هستند که به مولکول‌های آب، اجازه عبور می‌دهند اما مانع عبور مواد معدنی همچون سولفات می‌شوند. عمده ترین روش معمول برای تصفیه مقدار زیاد آب، روش تعویض یونی (Ion exchange) است. عملکرد این روش شبیه به فرآیند سیستم‌های سختی‌گیر است. رزین تعویض یون در داخل دستگاه ریخته می‌شود و با جریان آب از داخل رزین، سولفات جذب می‌شود. زمانی‌که ظرفیت رزین با یون‌های سولفات اشباع شد، عمل تصفیه متوقف می‌شود. برای ادامه عمل تصفیه، رزین می‌بایست با محلول آب نمک ( سدیم کلراید) احیاء شود.
▪ سولفید هیدروژن:
تشکیل سولفید هیدرژن در بعضی موارد ممکن است کاهش پیدا کند. استفاده از روش شوک کلریناسیون ممکن است تولید باکتری‌های سولفید را کاهش دهد،‌اما موجب حذف آنها نمی‌شود. این فرآیند موجب تشکیل محلول سفید کننده قوی کلرین در چاه می‌شود. با بازشدن شیرهای آب ، آب کلرینه شده در تمامی قسمت‌های سیستم لوله‌کشی جریان پیدا می‌کند. آب کلرینه شده به مدت چند ساعت و یا یک شب در داخل سیستم باقی می‌ماند و سپس با بازگذاشتن شیرهای آب دور ریخته می‌شود. اگر بوی سولفید هیدروژن اولیه باشد( بدون دخالت باکتری‌ها) با استفاه از یک سیستم آب داغ می‌توان این بو را کاهش داد. برای حذف مقادیر جزیی سولفید هیدروژن می‌توان از فیلتر کربن فعال استفاه نمود. فیلتر می‌بایست هرچند وقت یک‌بار تعویض شود. فرکانس این تعویض، بسته به میزان آب مصرفی روزانه و همچنین غلظت سولفید هیدروژن در آب متغیر است. غلظت‌های تا حدود ۶ppm سولفید هیدروژن با استفاده از یک فیلتر اکسید کننده ( همانند فیلتر آهن) حذف می‌شود.
این نوع فیلتر شامل شن پوشیده شده با دی اکسید منگنز است که موجب تبدیل گاز سولفید هیدروژن به ذرات ریز سولفور شده که این ذرات از فیلتر نمی‌توانند عبور کنند. فیلتر شنی می‌بایست به‌طور مرتب بک‌واش شده و برای حفظ پوشش دی‌اکسید منگنز از پرمنگنات پتاسیم استفاده شود. برای حذف مقادیر بالاتر از ۶ppm سولفید هیدروژن می‌توان از تزریق یک ماده شیمیایی اکسیده کننده از قبیل سفیدکننده‌های خانگی (Household bleach) یا پرمنگنات پتاسیم و نهایتا استفاده از یک فیلتر بهره گرفت. ماده اکسید کننده می‌بایست داخل مخزن آب ریخته شده و اجازه داده شود حداقل ۲۰ دقیقه بین ماده شیمیایی و آب تماس برقرار شود. سپس ذرات سولفور تشکیل شده با استفاه از یک فیلتر رسوبی حذف می‌شود. کلر اضافی نیز با استفاده از فیلتر کربن فعال حذف می‌شود . زمانی‌که پرمنگنات پتاسیم مورد استفاده قرار می‌گیرد، استفاده از فیلتر شنی منگنز سبز(Manganese green sand filter) توصیه می‌شود.
اغلب روش‌های تصفیه برای سولفید هیدروژن همانند روش‌های مورد استفاده در حذف آهن و منگنز است.

Reference:
۱. Published by Cooperative Extension, Institute of Agriculture and Natural Resources, University of Nebraska-Lincoln.
۲. File; G۱۳۳۳ under: water resource, management; A-۲۲, water quality, Issued September ۱۹۹۷; ۴,۰۰۰ printed.
۳. United States Environmental Protection Agency ; Environmental fact sheet EPA۷۴۷-F-۹۴-۰۰۱
April ۱۹۹۴
ترجمه و تنظیم:‌ محمد احمدی جبلی
مدیر امور آب و فاضلاب روستایی شهرستان قم

منبع : پایگاه اطلاع رسانی وزارت نیرو